Aplicación del RTK con Fotogrametría de Imagen en la Modelación 3D de Edificaciones Antiguas

1. Introducción

La arquitectura antigua representa un legado invaluable de la civilización humana y de nuestra historia. Estos monumentos forman parte fundamental del patrimonio cultural, pero con el paso del tiempo y la influencia de factores geográficos, muchas de estas estructuras están desapareciendo lentamente.

Gracias a los avances en la tecnología 3D, hoy es posible reconstruir estas edificaciones con gran fidelidad, permitiendo su conservación, análisis y difusión para futuras generaciones.

2. Antecedentes del Proyecto

Por solicitud de un cliente, el estudio UAV y la Escuela de Arquitectura e Ingeniería de una universidad en la provincia de Hunan, China, llevaron a cabo un levantamiento detallado en dos sitios históricos importantes:

  • La antigua residencia de Huang Xing, considerada como unidad de protección de reliquias culturales y con un área de 6.45 acres.

  • La antigua casa de Xu Guangda, reconocido académico cuya obra es de alto valor histórico.

Se emplearon fotografías aéreas de alta definición combinadas con datos obtenidos por sensores remotos terrestres para modelar en 3D ambas edificaciones y así conservar su valor histórico y permitir su estudio.

3. Análisis de Problemáticas

3.1. Limitaciones de la fotogrametría oblicua con UAV

Aunque la modelación 3D tradicional con drones es común, presenta limitaciones para estructuras detalladas como:

  • Fachadas con texturas complejas que no pueden ser captadas adecuadamente por la inclinación o distancia de la cámara.

  • Amplios aleros, característicos en construcciones antiguas, que dificultan la visibilidad desde el aire.

  • Obstrucción por árboles que impide registrar zonas clave de las fachadas.

3.2. Métodos alternativos y sus desafíos

  • Fotografías manuales con cámaras comunes requieren integración compleja en postproceso, ya que no poseen datos POS precisos ni coincidencia con las imágenes aéreas.

  • Fotografías con UAV controlado manualmente tampoco son viables para estructuras bajas y con poca distancia libre, como en este caso, donde hay árboles altos alrededor.

Ante estas dificultades, se plantea el uso de una alternativa: la fotogrametría terrestre con vRTK.

4. Programa de Implementación

Se implementó un sistema colaborativo: Hi-Target vRTK + UAV para lograr una modelación 3D más precisa.

  • El UAV se utilizó para capturar imágenes del techo y parte superior de las estructuras.

  • El vRTK se empleó para registrar imágenes cercanas de las fachadas, incluyendo zonas bajo aleros y cubiertas por árboles.

Las imágenes obtenidas por ambos sistemas se integraron directamente en el cálculo de aerotriangulación para generar el modelo 3D final.

5. Flujo de Trabajo

5.1. Recolección de Datos en Campo

5.1.1. Fotogrametría oblicua con UAV
Se utilizó un dron con sistema de fotografía oblicua en cinco direcciones, capturando elevaciones y techos.

5.1.2. Fotogrametría terrestre con vRTK
Se aplicó el Hi-Target vRTK para obtener fotografías de alta resolución de las fachadas, con técnica de disparo cercano y ángulos variables, manteniendo superposición entre imágenes vecinas.

Todo el sistema compartió el mismo sistema de coordenadas y elevación, basado en el sistema geodésico de China 2000 y la base CORS móvil de China.

📍 Tiempo total de captura en campo: 2 horas para ambos sitios (área total: 8.07 acres).

5.2. Procesamiento de Datos

Las imágenes del UAV y del vRTK se procesaron con aerotriangulación independiente, y luego se fusionaron directamente gracias a que todas las imágenes contenían datos POS de nivel RTK y coordenadas unificadas.

📍 Duración total del procesamiento interno: 2 horas.

6. Resultados Obtenidos

El modelo 3D generado mostró mejoras sustanciales:

  • Las imágenes adicionales del vRTK mejoraron drásticamente la textura de las fachadas.

  • Se recuperaron detalles ocultos por árboles y elementos bajo aleros que el UAV no pudo captar.

  • Se logró una visualización completa y precisa de estructuras, elementos arquitectónicos y detalles culturales.

7. Conclusión del Proyecto

(1) La combinación UAV + vRTK permitió alta eficiencia en campo: solo 2 horas para cubrir ambos sitios.

(2) Las fotos del vRTK, con datos POS integrados, se fusionaron sin puntos de control adicionales, reduciendo el trabajo interno y acelerando la modelación.

(3) Las imágenes de UAV y vRTK compartieron resolución y parámetros similares, asegurando una fusión natural y precisa.

(4) Las fotografías cercanas tomadas por el vRTK complementaron detalles faltantes, resolviendo los problemas de visibilidad en zonas sombreadas o difíciles de alcanzar.

El uso del Hi-Target vRTK en conjunto con drones UAV representa una solución innovadora y eficaz para la modelación 3D de patrimonio arquitectónico, permitiendo una documentación más completa y precisa para fines de conservación y estudio.

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